[实用新型]一种超低功耗高精度交流电压过零点检测电路

说明书

本实用新型针对现有的过零点检测电路存在着抗干扰差、电路复杂、功耗大、检测信号幅度范围窄等缺陷，提供一种超低功耗高精度交流电压过零点检测电路，其特点是，包括：信号采样及调理单元、模拟锁相环单元、存储器寻址地址产生单元、EEPROM存储器单元和微处理器单元依次电连接。具有简单可靠，功耗低，抗干扰性强等优点。

技术领域

本实用新型涉及交流电系统的一种超低功耗高精度交流电压过零点检测电路，适用于低压无功补偿领域控制投切电容器的同步开关装置或交流电路的频率和周期测量。本实用新型可以扩展延伸至任何需要检测或使用过零检测的领域中实现超低功耗高精度交流电压过零点检测。

背景技术

交流电压过零检测即指的是在正弦交流电系统中，当电压波形从正半周向负半周转换或负半周向正半周转换经过零位换向时，应用电子电路对该过零点时刻作出的检测。现有的检测电路是采用过零比较器来实现,虽然现有的检测电路原理简单,但需用电阻分压取高压信号，采用比较器需要双电源才能实现过零信号的检测,如图1所示的检测电路，需要用10KΩ电阻分压取高压信号，采用比较器需要+5V和-5V双电源才能实现过零信号的检测。

实际应用中,由于电网电压波动,谐波干扰等背景噪声因素,输入信号在过零点附近通常会发生抖动,导致多过零现象和实际基波零点和提取的零点误差比较大，严重时会产生误检测。由于采用电阻分压取信号，功耗较大。为克服上述缺点,本领域技术人员对于过零检测电路及方法进行了改进,常见的过零检测电路及方法有以下几种：

(1)采用基于同步旋转坐标变换的软件锁相环及其改进技术,实时性强，无需进行过零比较，可以准确获取输入电压基波正序分量频率、幅度和相位等信息，但是此锁相技术需要复杂的坐标变换和大量的数学运算，当电网电压出现畸变或不平衡时，其快速性和准确性会受到影响，特别是该方法不适用于对单相电网电压进行锁相。此方法硬件电路比较复杂,软件计算量大,对微处理器计算能力及运算速度要求较高，硬件成本高；

(2)利用光电转换特性，用微处理器检测整形后梯形波信号的前后沿对应时间，计算得出过零时刻，这种方法在过零点附近做正弦波整形，容易出现误动作。对单片机信号处理带来较大的误差，另外单片机必须检测到梯形波的下降沿，才能得到过零点时刻，此时过零点时刻已经是过去时，不能满足某些电路的过零点准确触发的要求；

(3)如图2所示，利用变压器或电压互感器将市电转换为同频同相的低压信号，采用光耦在交流电压接近过零点时产生负脉冲，微处理器外部中断产生时刻作为过零点时刻。该电路在外部中断产生的时刻并不是严格零点时刻，误差较大。且光耦导通时间较长，即光耦电流由零变为导通电流这个渐变过程较长，导致光耦特性边缘时间差异明显，实验测试测得两个光耦导通性能差别的最大时间差达到50μs，这为要求较高的设备使用该电路进行同步信号制造很大麻烦。同时，受光耦导通电流的限制，该电路能够检测的交流信号幅度范围较窄，电路包含变压器或电压互感器，增大了设备体积和质量。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是，针对现有的过零点检测电路存在着抗干扰差、电路复杂、功耗大、检测信号幅度范围窄等缺陷，提出一种简单可靠，功耗低，抗干扰性强的超低功耗高精度交流电压过零点检测电路。

解决其问题采用的技术方案是：一种超低功耗高精度交流电压过零点检测电路，其特征是，它包括：信号采样及调理单元、模拟锁相环单元、存储器寻址地址产生单元、EEPROM 存储器单元和微处理器单元依次电连接。